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Conteúdo Centro de Tecnologia em Celulose e Papel SENAI - CETCEP Av. Presidente Kennedy, nº 66 Telêmaco Borba - Paraná - Fone: 42-273-3366 CEP: 84.261-400 - Cx. Postal 141 e-mail: senai-cetcep@senai-cetcep.com.br Site: www.senai-cetcep.com.br Centro de Tecnologia em Celulose e Papel SENAI - CETCEP Sistema Federação das Indústrias do Estado do Paraná Treinamento Fita de Vídeo Treinamento Fita de Vídeo 10 – Resistência à drenagem 10 – Resistência à drenagem CETCEP – Centro de Tecnologia em Celulose e Papel 1 Conteúdo 1. Apresentação ............................................................................. 3 2. Determinação da resistência à drenagem (Schopper Riegler) .. 4 2.1 Princípio ................................................................................... 4 2.2 Outros métodos ....................................................................... 4 3. Refinação ................................................................................... 7 3.1 Tipos de refinadores em laboratório ........................................ 8 3.2 Tipos de refinadores ................................................................ 8 3.2.1 Valley ................................................................................. 8 3.2.2 Jokro .................................................................................. 9 3.2.3 Bauer ............................................................................... 10 3.3 Deslignificação em etanol-água da madeira de Eucalyptus Globulus ....................................................................................... 10 4. Curva de moagem de uma polpa de eucalipto. ....................... 11 5. Equipamento Schopper Riegler ............................................... 12 6. Cuidados especiais na determinação do ºSR .......................... 13 7. Correção do grau de refino por intermédio de gráfico com curvas pré-determinadas ................................................................. 14 7.1 Anexo ..................................................................................... 15 8. Bibliografia ................................................................................ 17 CETCEP – Centro de Tecnologia em Celulose e Papel 2 CETCEP – Centro de Tecnologia em Celulose e Papel 3 1.APRESENTAÇÃO Na história da humanidade o intelecto do homem sempre acompanhou as transformações ocorridas em todas as áreas do conhecimento. Desde os tempos mais remotos e com a finalidade de representar objetos inanimados ou em movimento, o homem vem desenhando nas superfícies dos mais diferentes materiais. Este desenvolvimento levou o homem a criar suportes mais adequados para as representações gráficas. Com esta finalidade, a invenção do papel no ano 105 d.C por Ts’ ai Lun, um funcionário do império Chinês, veio suprir as mais variadas necessidades da sociedade. Este material, representa em parte o conteúdo curricular do ensino profissionalizante da Escola “SENAI-CETCEP” em Telêmaco Borba - Paraná. Trata-se de material de valia e utilidade para profissionais da área de Celulose e Papel, como fonte de consulta e referência. Os tipos de propriedades físico-químicas do papel estão diretamente ligadas aos muitos problemas durante o processo de fabricação e conversão do produto final. Por isso, o conhecimento por parte do profissional é de suma importância na obtenção de um produto que atenda as exigências do cliente. O controle das diversas características do papel possibilita a correção do processo fabril, assim consegue-se aumento na produtividade da planta. A análise do produto acabado é essencial para determinar se as especificações foram alcançadas e esta análise deve ser confiável para satisfazer os interesses do fabricante e do cliente. As Normas Técnicas descrevem um procedimento para determinar a qualidade do produto. Com este material, pretendemos contribuir para o conhecimento e o desenvolvimento do profissional. CETCEP – Centro de Tecnologia em Celulose e Papel 4 2.DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA À DRENAGEM (SCHOPPER RIEGLER) O grau Schopper Riegler (ºSR) de uma pasta celulósica é uma indicação do grau de refinação através da drenalidade de uma suspensão aquosa de fibras, determinada segundo norma NBR 14031. Os resultados mais confiáveis são obtidos entre a faixa de 10 a 90, sendo recomendada somente para pastas cujas fibras são retidas na tela do aparelho, praticamente na sua totalidade, mas não para pastas cujas fibras sejam muito refinadas e cortadas, de modo a não ficarem retidas na tela. Determina-se o grau de refino para estabelecer comparativos entre polpas e também para padronizar uma determinada receita de papel. Assim pode-se fabricar papéis com características muito próximas, quando utilizado um determinado grau de refino para uma polpa fabricada em determinado processo. 2.1 PRINCÍPIO Um volume conhecido de polpa em uma suspensão aquosa é drenada através de uma camada de fibra, formada sobre uma tela durante o teste, dentro de um funil provido com um orifício inferior e outro lateral. O filtrado, coletado do orifício lateral é medido em um cilindro graduado na unidade ºSR. Uma descarga de 1000 ml corresponde a zero na escala ºSR, e nenhuma descarga corresponde a 100 unidades ºSR. 2.2 OUTROS MÉTODOS Embora não tenham seu uso difundido no Brasil, existem outros métodos para a medição do grau de refinação. Seus valores estão correlacionados na Tabela 1. CETCEP – Centro de Tecnologia em Celulose e Papel 5 Um dos métodos para avaliar o grau de refinação é através do aparelho Freeness Tester. O grau é expresso como “Canadian Standard Freeness”. Uma outra maneira de avaliar o efeito da refinação sobre as fibras é a medida do valor de retenção de água (WRV), pois este prediz o comportamento do desaguamento de uma suspensão de fibras. O método consiste na determinação da quantidade, expressa em porcentagem, de água retida em 1g de pasta, absolutamente seca, suspensa em água (10% de consistência), após centrifugação a 900g (g = aceleração da gravidade) por 30 min. Neste ensaio, durante a centrifugação, somente a água retida nos capilares formados entre as fibras é eliminada da pasta, ficando retida a água situada no lúmen e nas paredes das fibras. O valor medido está relacionado com a plastividade das fibras. 900 800 700 600 500 400 300 200 100 115 125 135 145 155 165 175 185 200 210 225 237 253 207 205 300 320 340 360 380 403 420 454 483 515 548 590 632 0 4 7 8 10 13 16 18 21 24 27 31 35 39 43 49 55 61 68 76 85 95 106 120 124 153 173 205 248 303 400 0 4 7 8 10 13 16 19 22 25 30 34 39 44 49 56 63 73 80 91 102 115 129 145 165 195 217 252 297 370 0 15 19 23 27 31 36 41 46 51 57 63 69 77 85 93 103 114 125 139 153 169 187 206 227 249 272 297 322 350 390 0 15 19 23 28 34 39 45 50 56 62 69 75 83 91 100 109 120 132 145 160 178 197 216 238 257 279 303 330 354 420 730 720 705 690 675 660 645 625 610 595 575 560 535 515 495 470 445 420 395 365 330 305 275 240 210 175 149 119 90 855 830 805 690 757 720 707 680 655 630 607 580 555 530 505 460 457 432 408 385 358 330 305 282 258 232 210 103 157 CANADIAN STANDARD SCHOPER- RIEGLER WILLIANS PRECISION MOTOCHMANS KRAFT UNBL SLOWRES SULPHITE ORIGINAL GREEN WILLIANS MODEL-27 3g-20C 2g-20C 3g-25C 4g-25C 3g-20C 3g-20C 3g-20C 4g-20C Tabela 1: Comparação das escalas de grau de refinação CETCEP – Centro de Tecnologia em Celulose e Papel 6 Os gráficos 1 e 2 mostram a correlação do ºSR e CSF para dois tipos de polpas.Polpa Mecânica S ch o p p e r (2 g ) ou f a to r d e d re n ag e m CSF Freeness, ml para 3 gramas Gráfico 1: Comparação da escala de Freeness e Schopper Riegler para polpa mecânica. W ill ia m s (3 g ) ou f a to r d e d re n ag e m Polpa Química S ch o p p e r (2 g ) ou f a to r d e d re n ag e m Gráfico 2: Comparação da escala de Freeness e Schopper Riegler para polpa química. CSF Freeness, ml para 3 gramas W ill ia m s (3 g ) ou f a to r d e d re n ag e m CETCEP – Centro de Tecnologia em Celulose e Papel 7 Na tabela 2 é indicada uma relação entre o grau de drenabilidade, SR e o WRV, para dois tipos de pastas celulósicas. PASTA BISSULFITO PASTA SULFATO ºSR WRV ºSR WRV 15 117 17 114 34 177 25 173 58 199 36 189 77 246 54 195 - - 66 214 - - 77 223 Tabela 2: Comparação entre ºSR e WRV 3.REFINAÇÃO Não é fácil escrever sobre refinação, não só pela complexidade como pela sua extensão. Numerosos fatores influem no processo e não é possível detalhar todos eles, sob pena de tornar esta exposição muito ampla e dispersiva. A importância da preparação da massa para a fabricação de papel tem sido enfatizada por muitos autores. Nenhum deles porém, foi mais incisivo que um fabricante de papel, no início do século o qual escreveu: “Não existe em fábrica de papel nenhuma operação que requeira mais atenção e cuidado que a refinação, pela qual o papel adquire suas características finais”. Com as máquinas de papel, com velocidade cada vez maiores, há necessidade de se obter um material uniforme. Como o custo em energia para se refinar uma pasta é muito alto, deve-se sempre usar equipamento adequado para o tipo de pasta que se vai utilizar. Se uma pasta celulósica for dispersa em água o suficiente para separar as fibras umas das outras, e se a suspensão resultante for diretamente para a máquina de papel, será obtido um CETCEP – Centro de Tecnologia em Celulose e Papel 8 papel de baixa qualidade. Isto é explicado por uma série de razões: primeiro, a suspensão terá desaguamento na tela muito rápido, o que impedirá que haja formação de uma folha uniforme; segundo, haverá formação de flóculos (fibras aglomeradas), antes mesmo que a suspensão atinja a tela; terceiro, as fibras não serão suficientemente flexíveis e fibriladas para que tenham resistência capaz de permitir a passagem da folha, entre as diversas seções da máquina de papel, sem que ela se quebre; finalmente, a folha resultante terá baixa resistência. Pode-se dizer que o sucesso da refinação depende de quatro fatores básicos: Característica da pasta a ser refinada; Especificações do papel a ser produzido; Propriedades da massa para se obter um bom funcionamento da máquina de papel; Aspectos econômicos. Para assegurar as especificações desejadas do papel, deve- se primeiramente selecionar o tipo ou tipos de pasta e os aditivos que são empregados. Depois, o modo de refino deve ser escolhido de acordo com o tipo de fibra e suas características. 3.1 TIPOS DE REFINADORES EM LABORATÓRIO 3.2 TIPOS DE REFINADORES 3.2.1 Valley Moinho também conhecido como holandesa. Trabalha com consistência de até 10%, sendo uma faixa ótima de trabalho em 4 a 6%. A massa é depositada no tanque do aparelho, onde é moída pela ação das facas do cilindro de moagem e contra-facas, sendo estas últimas, fixas. A pressão de moagem é regulada pela balança de moagem que apoia o mancal do cilindro de moagem. CETCEP – Centro de Tecnologia em Celulose e Papel 9 3.2.2 Jokro Um eixo central, acionado por um redutor e motor elétrico, faz girar um conjunto de panelas. As panelas tem no seu interior um cilindro dentado e a parede interna da panela é ranhurada, de tal forma que a massa ou polpa interposta ao cilindro e parede é refinada. Câmara de refrigeração com água Sentido de rotação Cilindro com facas expelidor de massa que fica entre o cilindro e a parede do cilindro com facas Esgoto Caixa de contra facas Parafuso de fixação de contra facas Figura 1 - Valley Figura 2: Jokro - vista lateral em corte CETCEP – Centro de Tecnologia em Celulose e Papel 10 3.2.3 Bauer É constituída por dois discos ranhurados radialmente, sendo um deles rotativo e o outro estacionário. A massa ao passar entre os discos, que possuem distanciamento regulável, é então refinada. 3.3 DESLIGNIFICAÇÃO EM ETANOL-ÁGUA DA MADEIRA DE EUCALYPTUS GLOBULUS No processo de deslignificação em etanol-água da madeira de eucalyptus globulus observa-se a influência no desenvolvimento do grau de refino quando comparado ao processo Kraft. A polpa etanol-água refina rapidamente e apresenta maior volume específico. As resistências não desenvolvem com a elevação do grau Schopper Riegler e são bem inferiores as obtidas para a polpa Kraft. Polpa Tempo de refino (min) ºSR Índice de tração (N.m/g) Índice de rasgo (mN.m2/g) Índice de estouro (kPa.m2/g) Resistência ao ar (s/300m3) volume específico (cm3/g) Massa específica (g/cm3) Kraft 0 15 19,28 1,98 0,77 - 2,59 0,386 10 20 39,73 4,59 1,48 2,7 2,12 0,473 20 28 44,90 5,57 2,04 5,5 1,94 0,515 30 40 49,41 8,39 2,29 10,3 1,87 0,535 Etanol água 0 14 - 0,65 - - 3,10 0,323 10 38 14,03 1,00 0,67 3,4 2,48 0,403 20 45 14,41 1,02 0,78 5,7 2,42 0,413 30 48 14,97 1,22 0,79 11,9 2,35 0,426 Tabela 3: Propriedades de resistência das polpas kraft e etanol-água Figura 3 - Bauer CETCEP – Centro de Tecnologia em Celulose e Papel 11 4.CURVA DE MOAGEM DE UMA POLPA DE EUCALIPTO. Analisando-se as variáveis de processo de uma polpa de mercado branqueada de eucalipto produzida pela Riocell. A principal variável estudada foi a carga específica de lâminas em função do pH e da consistência. O controle foi feito através da seleção de discos apropriados e da operação do refinador. Observou-se que a mais alta qualidade com o mínimo de variação do produto pode ser obtida somente com a operação de sistemas de refino em consistências e pHs mais elevados, bem como em refinadores de baixa intensidade, como mostrado no diagrama-sumário da figura 3. 70 65 60 55 50 45 40 Í n d ic e d e t ra çã o a 3 5 o S R ( N m /g ) 0 0.5 1 1.5 Propriedade mínima da polpa a 35 oSR elevada qualidade mínima variação pH baixo & baixa consistência pH elevado & alta consistência Gráfico 3: Evolução do índice de tração em função da carga específica de lâminas. Ws/m CETCEP – Centro de Tecnologia em Celulose e Papel 12 5.EQUIPAMENTO SCHOPPER RIEGLER A figura 4 mostra o equipamento Schopper Riegler e a descrição de seus componentes. 15 3 14 10 8 6 16 1 2 4 5 7 9 11 12 13 Figura 4: Aparelho Schopper Riegler 1 - Parafusos niveladores e nível; 2 - Alavanca de acionamento do cilindro pneumático; 3 - Válvula reguladora de velocidade; 4 - Provetas de vidro graduadas em ºSR; 5 - Saída lateral; 6 - Válvula inferior calibrada; 7 - Cone distribuidor; 8 - Funil cônico; 9 - Câmara de drenagem; 10 - Anel de vedação de borracha; 11 - Cone de vedação; 12 - Porca reguladora de altura do cone de vedação; 13 - Cilindro Pneumático de dupla ação; 14 - Defletores; 15 - Entrada de ar comprimido; 16 - Saídas de ar. CETCEP – Centro deTecnologia em Celulose e Papel 13 6.CUIDADOS ESPECIAIS NA DETERMINAÇÃO DO ºSR A suspensão de pasta celulósica deve ser homogeneizada antes de ser transferida para o cilindro graduado; Transferir a suspensão rápida e suavemente para a câmara de drenagem, dirigindo o fluxo para a haste e para os defletores do cone de vedação para evitar a formação de vórtices; O aparelho Schopper-Riegler deve ser instalado em uma bancada livre de vibrações e deve ser cuidadosamente ajustado por meio de um nível colocado na parte superior do funil. Girando este nível sobre o funil, verifica-se se o nivelamento está correto; O aparelho Schopper-Riegler deve ser verificado periodicamente; Verificar se a tela está bem esticada, de maneira que a área efetiva de drenagem seja de 100 cm2; Verificar se o anel de borracha do cone de vedação está em boas condições. Colocar água na câmara de drenagem para verificar se o cone de vedação está assentado corretamente; Verificar se o aparelho está limpo e livre de depósitos e incrustações. Se necessário, lavar com detergente e enxaguar com bastante água, principalmente a tela. Para verificar o estado de limpeza da tela, medir o grau Schopper-Riegler da água destilada. Um resultado maior do que 4º SR indica que a tela necessita ser limpa. Se for o caso, efetuar uma limpeza com acetona e uma escova macia e enxaguar com bastante água. As telas que não estiverem em boas condições devem ser substituídas; Verificar a posição do orifício lateral, fechando o orifício inferior. Colocar 100 ml de água destilada a 20,0 ou 0,5ºC dentro do funil. Esperar que o excesso escoe pelo orifício lateral. Abrir o orifício inferior e recolher a água que escoou do funil. O volume de água deve ser de 7,5 ml a 8,0 ml. Se o volume estiver fora do especificado, ajustar a posição do orifício lateral e verificar, novamente, se o orifício lateral está na posição correta; CETCEP – Centro de Tecnologia em Celulose e Papel 14 Verificar as dimensões do orifício inferior, removendo o cone distribuidor. Fechar o orifício lateral com uma rolha e transferir para o funil cerca de 500 ml de água a 20ºC, enquanto o orifício inferior estiver obstruído. Após alguns segundos, deixar que o excesso de água escoe pelo orifício inferior. Fechar novamente o orifício inferior e colocar no funil 1000 ou 5ml de água a 20,0 ou 0,5ºC, cronometrando o tempo de escoamento de água pelo orifício inferior. Este tempo deve ser de 149 ou 1s. Se o tempo for maior, alargar ou limpar com ferramenta adequada. Se o tempo for menor, o orifício inferior deve ser substituído; Verificar se o cone de vedação é movido a uma velocidade constante de 100 ou 10mm/s. 7.CORREÇÃO DO GRAU DE REFINO POR INTERMÉDIO DE GRÁFICO COM CURVAS PRÉ-DETERMINADAS É muito importante que o grau de refino seja corrigido, pois o aparelho é calibrado para uso com 2 gramas de celulose s.e. Caso haja mais que isso, o grau real está abaixo do lido no aparelho, necessitando maior refino, caso o peso de massa testado seja menor que 2 gramas, o grau real é maior, o que acarreta consumo de energia desnecessário, e em ambos os casos, as características físicas da polpa são afetadas e consequentemente do papel formado (Ver anexo). CETCEP – Centro de Tecnologia em Celulose e Papel 15 7.1 ANEXO CETCEP – Centro de Tecnologia em Celulose e Papel 16 Normas Técnicas NBR 14031 – 1998 ISO 5267/1 - 1979 Referências Normativas NBR 14003 – ISO 4119 NBR 14030 – ISO 5263 CETCEP – Centro de Tecnologia em Celulose e Papel 17 8.BIBLIOGRAFIA Testes Físicos Experimentais, Apostila 01. Grau de drenabilidade da polpa. Telêmaco Borba, 2001, p.13 Tecnologia de Fabricação do papel, IPT. Refinação. São Paulo – SP 2ª edição, p. 588 – 590; 601 – 606. Ratnieks, E; Dember, C. O refino da polpa de eucalipto. O papel, Revista, São Paulo – SP; Agosto 1993, p. 22 – 25. Sansígolo. C.A.; Cuvelo, A.A.S. Cinética da polpação em etanol- água e propriedades da polpa de Eucalyptus globulus. O papel, Revista. São Paulo – SP, Agosto 1995, p. 39 – 45. Biermann. C.J. Handbook of pulping and papermaking. Introduction to refining. Oregon. State University. 2ª edição, p. 141. CETCEP – Centro de Tecnologia em Celulose e Papel 18 O SENAI-CETCEP leva o que há de mais novo em tecnologia de papel e celulose aonde você precisar. NAT – Negócios em Assistência Tecnológica Tem como objetivo o desenvolvimento de negócios ligados à assessoria técnica e tecnológica. Serviços do NAT: Diagnóstico Técnico; Ensaios laboratoriais; Consultoria Técnica/Tecnológica. NET – Negócios em Educação Tecnológica Desenvolve negócios ligados à Educação Profissional, tendo como finalidade a qualificação para o trabalho, visando o desenvolvimento permanente de competências. Serviços do NET: Cursos Técnicos (Celulose e Papel, Mecânica, Eletrotécnica); Treinamentos diversos e personalizados; Qualificação Profissional. NIT – Negócios em Informação Tecnológica Desenvolve negócios ligados à informação tecnológica, disponibilizando informações sobre métodos, processos de trabalhos, desenvolvimento de materiais e produtos, estudo de viabilidade, melhoria da qualidade e produtividade, adaptação ou apropriação de novas tecnologias e equipamentos. Serviços do NIT: Serviço de Resposta Técnica; BIT – Boletim de Informação Tecnológica – com resumo de artigos, patentes e trabalhos técnicos; Pesquisa Bibliográfica. TUTOR – Sistema de Treinamento Modular Programa educacional constituído de módulos (CDrom, apostila)que apresentam passo a passo o processo de fabricação de celulose e papel. Apresenta opções para três idiomas – português, espanhol ou inglês – permite a certificação dos módulos após a realização de uma avaliação de conhecimentos. A série TUTOR é composta pelos seguintes módulos: Módulo 1 – Fabricação de Celulose Módulo 2 – Fabricação de Papel Módulo 3 – Recuperação Química Módulo 4 – Tratamento de Efluentes CADNET – Cursos a distância via Internet A série CADNET é composta por cursos da área de Celulose e Papel a distância disponibilizados através da Internet, que oferecem ao participante a oportunidade de fazer o seu desenvolvimento de uma forma prática. CADmail – Curso à Distância Via Correio Os cursos da série CADmail compõe-se das áreas de celulose e papel disponibilizados através de correio, oferecendo ao participante a facilidade na execução de seu auto desenvolvimento de uma forma prática. SÉRIE-SABER – Conceitos Tecnológicos São 12 cursos que abordam os seguintes temas relacionados à fabricação de celulose e papel, abrangendo as principais etapas do processo produtivo: - Depuração; - Approach Flow; - Caixa de entrada; - Rolo cabeceira, Forming Board e Rolos Desaguadores; - Foils; - Caixas de vácuo; - Prensagem; - Secagem; - Cozimento; - Evaporação; - Caldeira de recuperação; - Caustificação. - A série Saber está disponível em três formatos – CD-ROM, Internet ou disquetes – nos idiomas português e espanhol.
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